
【化】 lateral molecular diffusion
side
【醫】 latero-; latus
always; at; be partial to; direction; face; out; to; toward
【醫】 ad-; ak-; ob-
【化】 molecular diffusion
側向分子擴散 (Cèxiàng fēnzǐ kuòsàn | Lateral Molecular Diffusion)
定義 (Definition)
側向分子擴散指生物膜(如細胞膜)中的脂質或蛋白質分子,在膜平面内進行的橫向隨機運動。這種運動是膜結構動态性和功能實現(如物質運輸、信號傳導)的基礎。其英文對應術語為Lateral Diffusion,強調分子在二維平面内的移動特性 。
機制與特性 (Mechanism and Characteristics)
$$
D = frac{k_B T}{4pieta h}
$$
其中 k_B 為玻爾茲曼常數,T 為溫度,η 為膜粘度,h 為膜厚度。
生物學意義 (Biological Significance)
權威參考文獻 (References)
《英漢生物化學與分子生物學詞典》(科學出版社)定義“側向擴散”為膜脂質或蛋白質的平面内運動 。
Alberts, B. et al. Molecular Biology of the Cell (6th ed.) 詳述側向擴散對膜動态組裝的作用(Chapter 10)鍊接。
Jacobson, K. et al. (2007). Nature Reviews Molecular Cell Biology 解析細胞膜異質性與擴散受限機制 [DOI:10.1038/nrm2203]。
來源說明:
側向分子擴散是生物膜中脂類分子運動的一種特殊形式,其核心特征在于分子在二維平面内的橫向遷移,同時保持原有的極性排列方向。以下是綜合多個來源的詳細解釋:
定義與機制
側向分子擴散(Lateral diffusion)指生物膜(如細胞膜)的脂質分子在同一單層内沿膜平面進行的橫向運動。這種運動始終維持脂分子的極性排列方向:親水頭部朝向膜表面,疏水尾部指向膜内部。其驅動力源于分子的熱運動動能,屬于被動擴散過程。
與普通擴散的區别
普通分子擴散(如液體中溶質擴散)是三維空間内的自由運動,而側向擴散是受限在二維膜平面内的移動。例如,細胞膜磷脂分子通過側向擴散完成跨膜蛋白分布調整,但無法直接翻轉到另一層(需通過翻轉酶實現)。
速度與生物學意義
側向擴散速度極快,約1-2秒即可完成跨細胞膜的橫向遷移。這種特性使細胞膜兼具結構穩定性和動态流動性,支持膜蛋白功能調控、物質運輸等重要生理過程。
相關實驗驗證
熒光漂白恢複技術(FRAP)常用于觀測側向擴散:通過激光破壞膜局部熒光标記分子,觀察周圍分子擴散填補區域的速度,可量化擴散系數。
側向分子擴散是生物膜動态特性的微觀基礎,其二維受限運動模式既維持了膜結構完整性,又保障了細胞功能所需的分子重組能力。
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